Функция возбуждения ионизации

Возбуждение, или ионизация, атомов при столкновении их с электронами зависит от энергии или скорости последних. В большинстве случаев вероятность возбуждения молекулы или атома до соответствующего уровня знергии возрастает с возрастанием скорости электронов до определенного значения, а при дальнейшем увеличении скорости электронов вероятность возбуждения падает. Вероятностью возбуждения называется отношение числа столкновений электрона с атомом или молекулой, приводящих к возбуждению, к общему числу столкновений. Кривые, характеризующие зависимость вероятности возбуждения от скорости движения электронов, называются кривыми функции возбуждения. Положение максимума на кривой функции возбуждения зависит от мультиплетности исходного и возбужденного уровней (терм). При возбуждении термов той же мультиплетности, что и исходный терм атома, функция возбуждения нарастает довольно медленно, достигая максимального значения при очень больших скоростях электронов. Скорость электронов в этих случаях обычно в несколько раз превышает минимальное значение скорости электрона, при которой возможно возбуждение атома. Если же в результате соударения с электроном возбуждается терм иной мультиплетности, чем исходный, то функция возбуждения быстро достигает максимума и затем так же быстро спадает (рис. И, 8). Функция возбуждения для двух близких линий ртути показана на рис. И, 8. При возбуждении одной линии 2655 к, атом ртути переходит из нормального состояния в состояние При [c.75]

Эффективное сечение относят как к упругим, так и к неупругим соударениям и наиболее часто к условиям р == 133 Па и 0° С. Полное эффективное сечение получают суммированием соударений. Эффективное сечение является мерой вероятности соответствующего соударения. Так, в соударениях электронов с атомами и молекулами имеют место акты возбуждения и ионизации. Их часто характеризуют величинами эффективных сечений возбуждения и ионизации. Эти величины являются сложными функциями кинетической энергии электронов, а также зависят от природы атомов и молекул. [c.250]

Таким образом, при вычислении заселенности уровней приходится решать систему бесконечно большого числа дифференциальных уравнений и проводить суммирование огромного числа членов (помимо того, что для всех этих уровней необходимо знать соответствующие функции возбуждения, ионизации, вероятности переходов и т. п.). [c.391]

Возбуждение колебаний и вращения молекул электронным ударом. Кроме электронного возбуждения, диссоциации или ионизации молекулы при электронном ударе возможно также возбуждение колебаний и вращения молекулы. Из имеющихся. экспериментальных и теоретических данных можно заключить, что сечение возбуждения колебательных уровней имеет сложную зависимость от энергии электронов. На рис. 86 [3711 приведена функция возбуждения колебательных уровней V 2, 3, 4 молекулы азота (в произвольных единицах). [c.345]

Возбуждение атомов и молекул электронным ударом. Функция возбуждения. Роль фотонов, являющихся активирующим фактором в фотохимических реакциях, в реакциях, протекающих в электрическом, разряде, играют быстрые электроны и в значительно меньшей степени — ионы. Активирующая роль быстрых электронов состоит в том, что при соударении электрона с молекулой в результате превращения энергии поступательного движения электрона возникает возбужденная молекула, молекулярный ион или происходит диссоциация молекулы на нейтральные или ионизованные осколки (атомы, радикалы, ионы). Во всех случаях (за исключением процессов, приводящих к образованию отрицательных ионов, см. ниже) речь идет о превращениях кинетической энергии электрона во внутреннюю энергию молекулы. При этом, согласно теории соударения упругих шаров (см. стр. 298), для передачи молекуле энергии Е при центральном ударе достаточно, чтобы энергия электрона К была не меньше Е К>Е). Вероятность передачи энергии, т. е. вероятность активации электронным ударом, обычно характеризующаяся величиной соответствующего эффективного сечения, зависит от энергии электрона, являясь функцией К (функция возбуждения или функция ионизации), а также функцией строения молекулы. [c.395]

Остановимся более подробно на первом из указанных выше требований. Линии гомологичны, если они в равной степени реагируют на изменение условий разряда. В случае изотермических источников этому требованию удовлетворяют линии, принадлежащие атомам одинаковой степени ионизаций и с близкими потенциалами возбуждения. В случае неизотермических источников прибавляется еще одно требование необходимо, чтобы функции возбуждения обеих спектральных линий достигали максимума при одном и том же потенциале возбуждения. [c.150]

Электроны, поступающие в зону отрицательного свечения, можно разделить, по меньшей мере, на две группы. Первую группу составляют быстрые электроны, образовавшиеся на катоде или вблизи него и не успевшие потерять энергию при столкновениях в темном пространстве. Вторая, большая, группа состоит из медленных электронов, образовавшихся в темном пространстве и испытавших много неупругих столкновений. Так как энергия медленных электронов меньше, чем энергия, отвечающая максимуму ионизации, но больше или близка к энергии, отвечающей максимуму функции возбуждения, то электроны испытывают много столкновений с возбуждением и вызывают образование отрицательного свечения. После этого их энергия становится настолько малой, что они легко рекомбинируют с положительными ионами. Этот процесс, вероятно, и имеет место в отрицательном свечении и за ним, так как концентрации ионов и электронов в этой области велики, а электрическое поле мало. Однако рекомбинационное излучение имеет, в общем, малую интенсивность. С удалением от границы свечения количество быстрых электронов уменьшается и интенсивность свечения падает. Последующее медленное увеличение поля приводит к тому, что вероятность рекомбинации уменьшается и появляется фарадеево темное пространство, свойства которого являются промежуточными между свойствами положительного столба и отрицательных зон. Так как поле возрастает в направлении к положительному столбу, то в первую очередь появляются спектральные линии, максимумы вероятности возбуждения которых лежат в области малых энергий. [c.228]

Аналогичным образом обстоит дело и в отношении ионизации атомов и возбуждения получающихся ионов. Основную роль и здесь играет столкновение с электронами. Для того чтобы осуществить ионизацию, электрон должен обладать кинетической энергией, превышающей энергию ионизации данного атома г при дальнейшем увеличении скорости электронов эффективность ионизации падает — функция ионизации> ан логична по своему виду функции возбуждениям. Обратны.ми процессами, приводящими к уничтожению ионов, являются процессы рекомбинации ионов с медленными электронами — ион захватывает пролетающий мимо него электрон и воссоединяется с ним в нейтральный атом. [c.34]

В результате всех этих процессов в светящемся облаке источника устанавливается некоторая постоянная концентрация возбуждённых атомоз и ионов, которая и определяет интенсивность излучения каждой данной линии нейтральных атомов и ионов. Количественный расчёт этой концентрации в общем случае чрезвычайно затруднён, ибо требует детального знания численных характеристик всех элементарных процессов — функций возбуждения и ионизации, законов распределения электронов и атомов по скорости, продолжительности жизни возбуждённых атомов и т. д. [c.34]

Вероятность или функция ионизации монотонно возрастает при увеличении II от II до 100— 200 в и затем медленно падает. Своеобразный ход функции возбуждения и функции ионизации атома не может быть выведен из законов классической электродинамики и механики или, другими словами, не соответствует представлению об электроне как только о частице, обладающей зарядом и массой. Мы снова встречаемся здесь с природой электрона как диалектического единства частицы и волны, как это имело место нри рассмотрении явления холодной электронной эмиссии. В то же время применение квантовой механики даёт лишь возможность строить по точкам теоретические кривые для функции возбуждения и функции иониза-цяи, но не приводит к аналитическим выражениям. [c.102]

Своеобразным ходом функции возбуждения объясняется тот факт, что свечение газа в разряде не соответствует всевозможным его спектральным линиям, а возбуждаются лишь отдельные линии. При достаточно большой скорости электронов может произойти ионизация газа, сопровождаемая одновременно возбуждением получившегося в результате ионизации иона. В этом случае свечение газа имеет спектр, называемый искровым спектром ) [c.103]

Своеобразным ходом функции возбуждения и функции ионизации объясняется факт, что когда в газе ионизация происходит толчками электронов, свечение газа вовсе не соответствует бсе-возможным его спектральным линиям или хотя бы всем линиям, при излучении которых электрон возвращается на основной уровень энергии возбуждаются ли пь отдельные линии. Сравнительная интенсивность линий зависит от скорости движения электронов и от всех остальных условий опыта (давления газа, присутствия в нём примесей и т. д.). При достаточно большой скорости электронов может произойти ионизация газа, сопровождаемая одновременно возбуждением получившегося в результате иони- [c.206]

Свечение газового разряда определяется возбуждением молекул газа при соударениях с электронами и последующим спонтанным возвращением молекул на более низкие уровни энергии. Аналогично функции ионизации вводится представление о функции возбуждения, она также проходит через максимум в зависимости от энергии возбуждающего электрона. [c.14]

При ионизирующих столкновениях первичные электроны, продвигаясь по направлению к аноду, теряют часть своей энергии и, когда их скорость приблизится к скорости, отвечающей опять максимуму функций возбуждения, появляется новая светящаяся область — отрицательное (или тлеющее) свечение. В эту область электроны входят все же с относительно высокими энергиями. Поэтому, во-первых, в тлеющем свечении возбуждаются уровни, соответствующие высоким энергиям возбуждения, так называемые искровые линии, и тлеющее свечение имеет, например в воздухе, голубую окраску, резко отличающуюся от оранжевого катодного свечения или красновато-пурпурной окраски положительного столба. Во-вторых, в области отрицательного свечения наряду с актами возбуждения продолжается и ионизация, правда, менее интенсивная, чем в области темного катодного пространства. Положительные ионы, образовавшиеся в тлеющем свечении, продвигаясь к катоду, 1в первую очередь попадают в темное катодное пространство и вместе с ионами, образовавшимися здесь, создают в темном катодном пространстве избыточный объемный положительный заряд. Иными словами, в этой области концентрация положительных ионов значительно превышает концентрацию электронов. Существование вблизи катода объемного положительного заряда и является причиной возникновения резкого перепада потенциала — катодного падения потенциала, достигающего нескольких сот вольт (для воздуха около 300 в). Подобное большое падение потенциала у катода является характерным признаком тлеющего разряда и необходимым условием его существования. [c.32]

Одним из основных вопросов количественного спектрального анализа является выяснение влияния состава пробы на интенсивность спектральных линий. Известно, что изменение интенсивности спектральных линий при изменении состава пробы обусловлено изменением температуры, степени ионизации газа и концентрации атомов. С другой стороны, функция возбуждения спектральных линий имеет свою характерную зависимость от температуры, и максимум ее может быть в самых различных местах плазмы в зависимости от распределения температуры [1]. Поэтому представляет практический и теоретический интерес выяснить распределение температуры по радиусу дуги в зависимости от состава пробы. [c.37]

Трудности измерения возбужденных состояний продуктов рекомбинации связаны с чувствительностью методов измерения возбужденных состояний в грубом окружении. Например, молекулы кислорода и азота не являются полярными молекулами, колебательные состояния которых сильны. Их возбужденные электронные состояния обладают длительным временем жизни и излучают не очень сильно. Следовательно, должны использоваться другие методы, такие как, например, индуцированная лазером флуоресценция или лазерная многофотонная ионизация. Для исследования рекомбинации на некоторых поверхностях очень эффективны молекулярные пучки. В частности, они могут быть использованы для изучения времени пребывания адсорбированных атомов или молекул на поверхности. Измерения позволяют определить функцию распределения по скоростям и скорость рекомбинации. Информация о распределении частиц на поверхности может дать основу для моделей, учитывающих возбужденное состояние частиц при гетерогенной рекомбинации. [c.35]

Функции возбуждения (эффективное сечение), так же как и функции ионизации,. характеризуются наличием максимума. У молекулы азота функция возбуждения имеет максимум при энергии электронов, соответствующей энергии возбуждения (==7 и =9 эВ) [9, 10]. Возбуждение при электронном ударе в большинстве случаев приводит к образованию высших возбужденных состояний молекул азота п кислорода. [c.20]

Для нахождения потенциалов ионизации и сродства к электрону необходимо определить энергии положительного и отрицательного ионов. Для определения энергий синглетных и триплетных переходов необходимо рассчитать энергии синглетных и триплетных возбужденных состояний. Для этого составляются соответствующие детерминантные функции (или их линейные комбинации), и энергии состояний вычисляются по правилам расчета матричных элементов от детерминантных функций (3.30) —(3.33). Так, можно показать, что потенциал ионизации молекулы (в приближении замороженных орбиталей) равен 1 = Е+—Е ——е , где г — одноэлектронная энергия высшей заполненной молекулярной орбитали, полученная из уравнения Хартри—Фока. [c.67]

Кайносимметричные электроны, будучи близко расположенными к ядру и прочно с ним связанными, придают атомам 15- и 2р-элементов известную жесткость (малую поляризуемость) электронной оболочки, большие потенциалы возбуждения валентных состояний и ионизации и целый ряд других свойств, ведущих к химическому замораживанию реакций при обычных температурах этому же способствуют малые массы 15- и 2р-атомов, а также низкие заряды их ядер. Все эти свойства важны как охранная функция в отношении устойчивости (при невысоких температурах) сложных скелетов органических соединений, предоставивших природе почти неисчерпаемый выбор индивидуально пригодных к разнообразным биохимическим функциям соединений. [c.355]

Роль фотонов, являющихся активирующим фактором в фотохимических реакциях, а также в реакциях, протекающих в электрическом разряде, играют быстрые электроны и в значительно меньшой степени — ионы. Активирующая роль быстрых электропов состоит в том, что при соударении электрона с молоку.той за счет эпергии электрона возникает возбужденная молекула, молекулярпый ион или происходит диссоциация молекулы па нейтральные или ионизованные осколки (атомы, радикалы, ионы). Вероятность передачи эпергии, т. о. вероятность активации электронным ударом, обычно характеризующаяся величиной соответствующего эффективного сечения, зависит от энергии электропов, являясь функцией ял, и строения молекулы (функция возбуждения или функция ионизации). [c.173]

Ионизация атомов и молекул электронным ударом. Значит лыю большее число исследований посвящено изучению ионизации атомов и молекул электронным ударом. Эти исследования указывают, что функция ионизации, подобно функции возбуждения, растет от нуля при энергии ионизующих электронов, отвечающей порогу ионизации, т. е. при Кыин. ==/ (потенциал ионизации) при энергии порядка десятков до 100 эв (реже до 200 эе) достигает максимума, после чего падает. Типичные кривые зависимости сечения ионизации от энергии электронов (функция ионизации) для различных одноатомных и многоатомных газов, по данным различных авторов (лит. см. з [59]), представлены на рис. 99. В связи с этим рисунком необходимо отметить у1едующее существенное обстоятельство. Так ка.ч обычный способ измерения функции ионизации сводится к измерениям числа пар ионов (положительных и отрицательных зарядов), обра.зующихся на пути в [c.406]

Бейтсом и Гриффингом [354] были вычислены функции возбуждения и ионизации атомов водорода ударом протона и атома Н. [c.426]

Кроме функции возбуждения атомов при столкнове-НИИ с электронами, следует рассматривать и функции возбуждения при столкновении с ионами РП. Ионизация и возбуждение при столкновениях атомов с ионами наблюдаются только при больших скоростях, главным образом, при энергиях, больших тысячи электрон-вольт, но частично ионизация атомов происходит и при значительно меньших скоростях Р ]. Имеется ряд работ, в которых изучались спектры, полученные при возбуждении а-частицами [c.17]

При подсчёте неунругих потерь электрона нри движении через газ функции возбуждения и ионизации аппроксимируют более или менее простыми эмпирическими выражениями. Удобная ап- [c.103]

Ввиду большого разнообразия возможных неупругих соударений электрона с частицами газа и ввиду того, что параметры этих взаимодействий специфичны для каждого рода атомов или молекул и, кроме того, не существует аналитических выражений для всех возможных функций возбуждения и ионизации,—задача нахождения функции распределения из полного газокинетического уравнения не может быть решзна в общем виде. В частных случаях, например при учёте одних лишь упругих или одних неупругих соударений первого рода и при упрощающих решение предположениях, задача решается приближённо. При этом нередко исходят не непосредственно из газокинетического уравнения, а из различных исходных положзний, имеющих более узкий характер и специфичных для данного частного случая. Известны решения задачи в двух различных направлениях [c.298]

Электроны, поступающие в зону отрицательного свечения, можно разделить по меньшей мере на две группы. Первую группу составляют быстрые электроны, появившиеся на катоде или вблизи него и не успевшие потерять энергию при столкновениях в астоновом темном пространстве. Вторая, большая группа состоит из медленных электронов, имеющихся в астоновом темном пространстве и испытавших много неупругих столкновений. Энергия медленных электронов меньше величины, соответствующей максимуму ионизации, но больше или близка. к энергии, отвечающей максимуму функции возбуждения. Поэтому электроны испытывают много столкновений с возбужденными молекулами (отрицательное свечение), после чего их энергия становится настолько малой, что они легко рекомбинируют с положительными ионами. Рекомбинация, вероятно, протекает в зоне отрицательного свечения и за ней, так как концентрации ионов и электронов в этой области велики, а напряженность электрического поля незначительна. Однако рекомбинационное излучение имеет в общем малую интенсивность. С удалением от границы свечения количество быстрых электронов уменьшается и интенсивность свечения падает. [c.124]

Вероятность (функция) возбуждения. Вероятность (функция) ионизации. Когда скорость электрона меньше скорости, соответствующей первому критическому потенциалу, столкновение его с атомом всегда упруго, за исключением тех случаев, когда медленно движущийся электрон, попав в сферу действия атома, ие может из неё вырваться и образует вместе с атомом отрицательный ион. Если же скорость электрона больше первой критической скорости, то столкновение его с атомом может быть как неупругим, так и згпругим электрон отдаёт свою энергию атому не обязательно, а лишь в некотором и притом довольно небольшом числе случаев из всех столкновений. Относительное число этих благоприятных для возбуждения случаев, или вероятность возбуждения, определяют, подсчитав, с одной стороны, из длины свободного пути электрона в газе число столкновений электронов данного пучка с атомами газа, а с другой — по уменьшению силы электронного тока число электронов, выбывающих из пучка вследствие потери скорости при столкновении. Ионизация при этом не должна происходить, или же число актов ионизации должно быть учтено по току положительных ионов на соответствующий электрод. Другой метод определения числа актов возбуждения — определение этого числа из спектроскопических данных. Та функция, которая определяет зависимость вероятности возбуждения атома электроном от скорости электрона, или, что то же, от пройденной электроном разности потенциалов U, называется функцией возбуждения. [c.203]

При подсчёте неупругих потерь электрона при движении через газ функции возбуждения и ионизации апроксимируют бо- [c.204]

Возбуждение или ионизация атомов при столкновении их с электронами зависят от энергии или скорости последних. В большинстве случаев вероятность возбуледения (отношение числа столкновений электрона и атома, приводящих к возбуждению, к общему числу столкновений) соответствующего уровня атомов возрастает до максимума с ростом скорости электронов, начиная с некоторого значения, а ири дальнейшем увеличении скорости электронов вероятность возбуждения падает. Кривые, дающие зависимость вероятности возбуждения I от скорости электронов (в вольтах), называются кривыми функции возбуждения. [c.91]

После проведения данного анализа нам стала известна работа [66], в которой были определены сечения возбуждения различных электронных состояний молекулы азота методом электронного спектрометра. Измерения проводились в диапазоне углов и = 0—80°, а для абсолютной нормировки сечений использовалось сечение возбуждения состояния С Пи, заимствованное из работы [24], при 60 эв, а при >60 эв— сечения ионизации. К сожалению, в работе [66] приведены только окончательные результаты, и поэтому трудно установить причину некоторого расхол-сдения результатов [66] с результатами нашего анализа. Можно только отметить, что функция возбуждения С Пи, заимствованная из [24], содержит большую ошибку при >20 эв (см. рис. 5), что, конечно, привело к ошибкам в определении всех остальных сечений авторами работы [66]. Кроме того, в области энергий электронов 35—40 эв результаты одного из авторов [66], опубликованные ранее [14], по за- [c.28]

Положительные ионы газа, ускоренные в области катодного падения потенциала, с большой кинетической энергией бомбардируют поверхность катода и выбивают из него электроны. Последние могут эмитироваться катодом также и вследствие фотоэлектрического эффекта, и ПО другим причинам, однако бомбардировка ионами является, по-видимому, главной причиной эмиссии. Эмитируемые катодом электроны (первичные электроны) имеют первоначально малые энергии и не могут ни возбуждать, ни ионизировать молекулы газа. Они должны сначада пройти в поле известное расстояние, зависящее от природы газа, прежде чем, приобретя достаточную энергию, получат возможность возбуждать при соударениях молекулы газа. Поэтому первая светящаяся область (катодное свечение) отделена от катода темным (астоновым) пространством. Известно, однако, что вероятности возбуждения и ионизации молекул электронами проходят с увеличением энергии ударяющих электронов через максимумы. Именно максимум функции возбуждения соответствует примерно удвоенной энергии возбуждения. [c.31]

В работе [75] в рамках классического приближения рассчитаны функции возбуждения атомов Ne, Аг, Кг, Хе, N и О. Авторы ее отмечают, что полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными, и при этом нет необходимости прибегать к полуэмпирическому подходу Гризинского, часто используемому для расчетов возбуячдения и ионизации (в обзоре [17] отмечается несостоятельность этого метода). [c.61]

На рис. V, 4 показана зависимость теплоемкости (Ср) для частиц различного рода. Атомы инертных газов и ионы, отвечающие им по структуре, в пределах температур до 6000 К за немногими исключениями сохраняют постоянное значение Ср = = 4,97 кал/(К-моль). Частицы с другим строением электронных оболочек обладают обычно более низкими уровнями возбуждения. Их теплоемкость отклоняется от значения 4,97 кал/(К-моль) уже при более низких температурах. На рис. VI, 4 приведены некоторые характерные примеры таких частиц. Так, у атомов элементов подгруппы лития обнаруживаются в рассматриваемом пределе температур значительные отклонения Ср от указанного предельного значения, причем для Сз эти отклонения становятся заметными, начиная с 1500 К, для НЬ и К — с 1700 К, для N8 — с 2100 К и для Ь — с 1800 К. Это, естественно, приводит к усложнению зависимости от температуры и других термодинамических функций этих элементов. Поэтому процессы ионизации атомов Ы—Сз и процессы диссоциации на атомы двухатомных молекул этих элементов существенно отклоняются от однотипности уже при умеренно высоких температурах. Вещества неодиотипиые (например, Ыа, Мо, Ре, РЬ, 51) имеют различную по характеру зависимость теплоемкости от температуры. [c.174]

Зависимости сечепия от кинетической энергии частиц для перепонапспой перезарядки им( ют вид, аналогичный функции ионизации и возбуждения (см. ниже). Здесь дефект резонанса играет такую же роль, как и потенциалы ионизации и возбунщепия в функциях ионизации и возбуждения тяжелыми частицами. Правда, для многоатомных частиц из-за пересечений нотенциаль- [c.187]

Проведены расчеты этих соединений в л-нриближении [499]. Электронные переходы вычислены с учетом взаимодействия однократно возбужденных конфигураций. Исследование диви-нильвЕых производных показало, что разница энергий (Но не абсолютные значения) первого и второго синглетных электронновозбужденных уровней зависит от выбора резонансного интеграла связи X —С р2 (потенциал ионизации и резонансный интеграл варьировались соответственно в пределах 12,0—22,(J и от О до —2,0 эВ). Из анализа волновых функций методом Паризера —. Парра — Попла следует, что первые два электронных перехода являются практически одноконфигурациойными и связаны с переносом заряда с гехероатома на двойные связи [499]. [c.215]

Следует отметить, что методика, предложенная Бауманном, а также методики, предлагавшиеся ранее Ферми, Фаулером, Юри и другими (см. [97]), строго говоря, не применимы при высоких температурах, когда наступает значительная ионизация атомов газа. В условиях, когда концентрации заряженных частиц велики, вокруг атомов и ионов возникают экранирующие поля, существенно ограничивающие возможность существования атомов и ионов в электронных состояниях с высокими энергиями возбуждения. Очевидно, что в этих условиях, осуществляющихся в плазме, газы не могут рассматриваться как состоящие из индивидуальных компонентов. В то же время учет влияния кулоиовского взаимодействия на энергию системы и величину Пщах при вычислении термодинамических функций индивидуальных веществ невозможен. Поскольку при температурах, когда степень ионизации газа мала, вопрос определения верхнего предела в сумме (П.15) не играет роли, а при высоких температурах (когда степень ионизации газа значительна) точный расчет термодинамических функций индивидуальных газов не может быть выполнен, для оценки верхнего предела этой суммы могут быть использованы приближенные соотношения. [c.74]